在DC-DC变换器中，二极管的选择直接影响效率、开关损耗、热设计和系统可靠性。根据变换器拓扑（如Buck、Boost、Buck-Boost、同步整流等）和工作频率，不同类型二极管的适用性差异显著。以下是具体分析和推荐：

一、DC-DC变换器对二极管的核心需求

1. 低正向压降（VF）：减少导通损耗，提升效率（尤其在低压大电流场景）。

2. 快速反向恢复（trr）：降低开关损耗，避免高频振荡和电压尖峰。

3. 低反向漏电流（IR）：减少待机功耗，提高轻载效率。

4. 高反向耐压（VRRM）：适应输入/输出电压波动。

5. 热稳定性：高温下性能不显著恶化。

二、不同类型二极管的性能对比

以下表格总结了常见二极管在DC-DC变换器中的关键参数和适用性：

三、推荐方案

1. 非同步整流拓扑（如异步Buck、Boost）

• 低频（<100kHz）：

• 推荐：普通快恢复二极管（FRD）

• 原因：成本低，反向恢复时间足够短，效率可接受。

• 示例：MUR160（16A/600V，trr≈50ns）。

• 中高频（100kHz~1MHz）：

• 推荐：超快恢复二极管（UFRD）

• 原因：极短反向恢复时间显著降低开关损耗，提升效率。

• 示例：BYV26C（1A/600V，trr≈25ns）。

2. 高频（>1MHz）或低压（<40V）变换器

• 推荐：肖特基二极管（SBD）

• 原因：无反向恢复时间，正向压降低，效率最高。

• 注意：反向耐压较低，需确保输入/输出电压不超过其额定值。

• 示例：MBR10100（10A/100V，VF≈0.5V）。

3. 高压（>600V）或高温（>150°C）变换器

• 推荐：碳化硅肖特基二极管（SiC SBD）

• 原因：无反向恢复时间，耐压高，高温下性能稳定。

• 示例：C3D02060A（600V/20A，VF≈1.7V，trr<15ns）。

4. 同步整流拓扑（如同步Buck、Boost）

• 推荐：同步整流MOSFET（替代二极管）

• 原因：导通电阻极低（RDS(on)），效率远高于任何二极管。

• 注意：需驱动电路控制MOSFET开关，设计复杂度较高。

• 示例：IRF6645（RDS(on)=3.8mΩ，60V/199A）。

四、关键选型参数

1. 正向压降（VF）：

• 低压大电流场景（如12V转3.3V，10A）需选择VF<0.5V的二极管（如SBD）。

• 高压场景（如400V输入）需权衡VF和反向耐压。

2. 反向恢复时间（trr）：

• 开关频率每提高1倍，trr需缩短至原来的1/3~1/5。

• 示例：1MHz变换器需trr<30ns。

3. 反向耐压（VRRM）：

• 需留出20%~50%的裕量（如输入48V，选择100V二极管）。

4. 热设计：

• 根据Ploss=VF×Iavg+trr×fsw×VRRM×Ipeak计算损耗，确保结温在安全范围内。

五、典型应用案例

1. 12V转5V@5A Buck变换器（100kHz）

• 推荐：超快恢复二极管（如BYV26E，VF≈0.7V，trr≈35ns）。

• 效率：约92%（对比普通FRD的88%）。

2. 48V转12V@10A Buck变换器（500kHz）

• 推荐：碳化硅二极管（如C3D10120A，VF≈1.5V，trr<15ns）。

• 效率：约95%（对比UFRD的93%）。

3. 5V转3.3V@20A同步Buck变换器（2MHz）

• 推荐：同步整流MOSFET（如Si7465DP，RDS(on)=1.1mΩ）。

• 效率：约97%（对比SBD的94%）。

六、总结与建议

1. 非同步整流：

• 低频选FRD，中高频选UFRD，高压选SiC SBD。

2. 高频或低压场景：优先选SBD。

3. 追求极致效率：采用同步整流MOSFET。

4. 热设计优先：确保二极管结温低于额定值（通常SiC SBD可达175°C，SBD为150°C，FRD/UFRD为125°C）。

通过合理选择二极管类型，DC-DC变换器的效率可提升3%~10%，尤其在高压、高频或低压大电流场景中，优化效果更为显著。